Hvordan får dæktrykssensorer strøm? TPMS-batteri og høstforklaring

De fleste bilister tænker aldrig på batteriet, der holder en dæktrykssensor i live. Modulet, der rapporterer "lavt dæktryk", sidder inde i hjulet og snurrer med motorvejshastighed og har stadig energi nok til at måle og udsende med få sekunders mellemrum. Svaret på, hvordan dæktrykssensorer får strøm, er normalt enklere, end folk forventer: en lille lithium-møntcelle, forseglet inde i sensorenheden, driver hele pakken i fem til ti år. Hvis du designer et TPMS-modul, bestemmer det ene batteri det aktuelle budget for sensoren, radioen og mikrocontrolleren.

Hvordan får dæktrykssensorer strøm i et direkte TPMS-system?

Hver direkte TPMS-sensor i en personbil får sin strøm fra en ikke-genopladelig lithium-møntcelle.

Batteriet er en del af sensormodulet, der clipses på ventilspindlen. Det er ikke brugbart. Når cellen når slutningen af ​​levetiden, skal hele sensoren skæres af hjulet og udskiftes. Dette er grunden til, at TPMS-sensorens levetid næsten altid er defineret af batteriets levetid, ikke af selve følerelementet.

Industrien har standardiseret på nogle få formater. En CR1632 holder cirka 130 mAh, en CR2032 holder omkring 220 mAh, og en CR2450 skubber tættere på 520 mAh. Jo større cellen er, jo længere tid kan sensoren blive i dækket, men jo mere plads fylder den ved ventilspindlen. En 3V møntcelle skal også overleve vibrationer, varme fra bremsning og temperaturer ned til -40 C, så elektrolytkemien betyder lige så meget som kapaciteten.

Hvor meget strøm bruger en TPMS-sensor hver dag?

En TPMS-sensor sover det meste af sit liv, og det er netop det, der gør, at et lille batteri holder i mange år.

Controlleren vækker sensoren for at måle tryk og temperatur og sender derefter et kort RF-udbrud. I dvaletilstand trækker enheden omkring 1 uA. Under en måling hopper den til omkring 2-3 mA i et par millisekunder. Under transmissionen kan den trække 5-10 mA i mindre end ti millisekunder. Det gennemsnitlige daglige energiforbrug er derfor meget lille.

• Vågn op fra dvaletilstand
• Mål tryk og temperatur
• Konverter resultatet til en digital ramme
• Send RF-pakken
• Vend tilbage til at sove

Dette mønster kører tusindvis af gange om dagen, uden at batteriet nogensinde bliver opladet.

En 220 mAh-celle kan understøtte denne driftscyklus i årevis, hvorfor et 3V lithiumbatteri stadig er standardvalget.

Hvordan får dæktrykssensorer strøm fra energihøst?

Energihøst TPMS-sensorer er rigtige produkter, men de har ikke erstattet batterier i massemarkedspersonbiler.

Piezoelektriske elementer fanger vibrationer fra dækket, elektromagnetiske spoler høster rotationsenergi, og nogle prototyper bruger RF-strøm, der udstråles fra køretøjet. Disse tilgange fjerner batteriet fra ligningen og lover vedligeholdelsesfrie sensorer. Men de tilføjer omkostninger, størrelse og kompleksitet. For en bil, der bliver skrottet om ti år, giver en møntcelle til $1 stadig mere mening end en høstmaskine til $20.

• Piezoelektrisk vibrationshøst
• Elektromagnetisk rotationsenergihøst
• Radiofrekvent strømudsendelse

Hvordan får dæktrykssensorer strøm i kablede flådesystemer?

Kommercielle køretøjer og industrielt udstyr bruger kablede TPMS-moduler, der trækker strøm direkte fra chassisets batteri.

Lastbil-, bus- og trailersystemer dirigerer 12V eller 24V forsyningsledninger til hver sensor. Dette eliminerer batteriudskiftning og muliggør kontinuerlig overvågning. Afvejningen er flere ledninger, flere stik og en større risiko for kabelskader. Mange flådeforvaltere accepterer dette, fordi sensorerne er installeret én gang og aldrig rørt igen. Disse systemer er også en nyttig påmindelse om hvordan tryksensorer driver moderne køretøjer i en bredere elektrisk arkitektur.

Fastkablede moduler bruger ofte en anden sensingstopologi, fordi der ikke er nogen strømbegrænsning fra en møntcelle. Sensoren kan køre kontinuerligt, og modtageren kan polle den flere gange i sekundet.

Hvordan batterilevetid former MEMS tryksensordesign

Batteribegrænsningen bestemmer det elektriske budget for hele TPMS-modulet, inklusive MEMS-tryksensorchippen.

Når en produktdesigner vælger en MEMS-tryksensor til en batteridrevet TPMS, er spørgsmålene direkte: Hvad er forsyningsspændingen, hvor meget strøm bruger broen, og understøtter sensoren en dvaletilstand? MemsTech - Wuxi Mems Tech Co., Ltd., producenten af ​​MEMS-tryksensorer, løser dette ved at designe sensorer af automotive kvalitet til drift med lav effekt og stabilt output på tværs af temperaturområderne i dæk.

Forsyningsspænding og strøm er nøglespecifikationerne

De fleste TPMS-moduler bruger en 3V-skinne fra møntcellen, så sensoren skal arbejde fra omkring 2,1V til 3,6V. Sensorelementet bør kun trække nogle få hundrede mikroampere i aktiv tilstand og en brøkdel af en mikroamp i standby. En sensor, der trækker 1 mA mere end forventet, vil reducere batteriets levetid med år.

MCPJ10, MCPJ11 og MCPJ12 absolutte tryksensorer til biler Disse kalibrerede absoluttrykssensorer tilbyder analog eller digital udgang, fungerer fra 2,1V til 3,6V og passer til TPMS-batteribegrænsninger. Deres lave strømforbrug hjælper med at forlænge møntcellens levetid. Se produkt →

MCPJ10-, MCPJ11- og MCPJ12-serien er absoluttrykssensorer bygget til bilmiljøer med forsyningsspændingsklassificeringer, der matcher 3V-batteristakken, der bruges i de fleste TPMS-moduler.

Wuxi Mems Tech Co., Ltd. driver også 2.000 kvadratmeter standardiseret produktionsareal og rapporterer en årlig produktion på 60 millioner enheder, hvor hver sensor består nul/fuldskala kalibrering, temperaturdriftstest og langsigtede stabilitetstjek før forsendelse.

Valg af en MEMS-sensor til et TPMS-modul

Valg af sensor til et dæktryksmodul kommer ned til tre specifikationer: trykområde, forsyningsspænding og pakkestørrelse.

Dæktrykssensorer måler typisk et absolut tryk mellem 100 kPa og 450 kPa. Føleelementet refererer til et vakuum inde i dets forseglede emballage, hvorfor absoluttrykssensorer er standardvalget for TPMS. Digitalt output er almindeligt, fordi det reducerer belastningen på mikrocontrolleren og undgår yderligere ADC-støj. Pakkestørrelsen har betydning, fordi sensoren bor i et meget lille rum ved ventilspindlen. MemsTech MCPJ20-serien er designet til at opfylde disse krav.

Det bedste valg afhænger af, om modulet har brug for en digital grænseflade, og hvor meget kalibreringsindsats kunden ønsker at påtage sig. MCPJ10, MCPJ11 og MCPJ12 tilbyder en digital udgangsmulighed, mens MCPJ20-familien forbliver analog for enklere signalkæder. For mere baggrund, læs omfattende guide til MEMS tryksensorteknologi .

Analoge tryksensorer i MCPJ20-serien til bilmanifoldbrug MCPJ20-familien leverer kalibreret analog udgang til trykmåling af indsugningsmanifolden med tilpasseligt område og lav effekt. Den passer til bilmoduler, der kræver enkle signalkæder. Se produkt →

FAQ

Hvor længe holder et dæktryksensorbatteri?

En typisk direkte TPMS-sensor bruger en 3V lithium-møntcelle og holder mellem 5 og 7 år ved normal brug. Koldt klima og hyppige korte ture kan forkorte den levetid, fordi sensoren vågner oftere.

Kan du udskifte batteriet i en TPMS-sensor?

Nej. Forbruger-TPMS-sensorer er forseglede enheder. Batteriet er støbt inde i modulet, så hele sensoren udskiftes, når cellen dør.

Har dæktrykssensorer brug for et batteri, hvis køretøjet er kabelforbundet?

Kablede flådesystemer bruger ikke batterier. De trækker strøm fra køretøjets elektriske system, som tillader kontinuerlig overvågning uden batteriudskiftning.

Hvorfor bruges en MEMS-tryksensor i TPMS?

En MEMS tryksensor er lille, nøjagtig og trækker meget lidt strøm, hvilket gør den til det eneste praktiske valg for et batteridrevet modul, der skal passe inde i en dækventil.

Hvis du designer et TPMS-modul og har brug for en sensor, der fungerer pålideligt fra en lille møntcelle, dækker MCPJ20A-, MCPJ20B- og MCPJ20C-varianterne forskellige udgangsområder for den samme 3V-forsyningsskinne.

MCPJ20A, J20B og J20C tryksensorer til 3V applikationer Disse varianter dækker forskellige trykområder (10-1000kPa eller 10-400kPa) på en 3V-forsyning, hvilket giver fleksibilitet til TPMS-moduler. Deres præcision og kompakte pakke understøtter pålidelig møntcelledrift. Se produkt →